USBカメラのカメラキャリブレーション（OpenCV）

はじめに

OpenCVでUSBカメラを使って画像処理やAR的なことをしようとすると，カメラキャリブレーションをおこなう必要が出てくる。OpenCVのチュートリアルに全部書いてあるが，いちいち画像を保存しなくてもすぐカメラ定数や歪みを求められるようにした。

OpenCV-Pythonを用いたUSBカメラのカメラキャリブレーション

cap = cv2.VideoCapture(0)の引数はパソコンに繋いだUSBカメラに割り当てられる番号で，ノートPCについてるようなカメラだと0，更にUSBにカメラをさしていくとは1,2,3,,,のようになる。

まず，OpenCVのサンプルフォルダにあるようなチェスボードと呼ばれる白黒のタイル画像を印刷する。
https://github.com/opencv/opencv/blob/master/samples/data/chessboard.png

その後下記のスクリプトを実行するとUSBカメラの映像が映るので，チェスボードが写っているときに，キーボードの「ｃ」を押すとタイルの角の場所が求まる。

これを様々な角度から行い，キャプチャーした枚数が１０枚程度になったら「ｑ」を押すと，求めたタイルの角の場所からカメラ定数や歪み定数を計算することができる。

最後にCSVファイルにカメラ定数と歪み定数を保存しているので，使用するときは
mtx = np.loadtxt("mtx.csv",delimiter=",")
dist = np.loadtxt("dist.csv",delimiter=",")
で読み込めば良い。

なぜか，チェスボードの認識率が良くなかったが何度も「ｃ」ボタンを押せばうまく求めることが出来た。

import numpy as np
import cv2

cap = cv2.VideoCapture(0)

if cap.isOpened() is False:
    raise("IO Error")

# termination criteria
criteria = (cv2.TERM_CRITERIA_EPS + cv2.TERM_CRITERIA_MAX_ITER, 30, 0.001)

# prepare object points, like (0,0,0), (1,0,0), (2,0,0) ....,(6,5,0)
objp = np.zeros((6*7,3), np.float32)
objp[:,:2] = np.mgrid[0:7,0:6].T.reshape(-1,2)

# Arrays to store object points and image points from all the images.
objpoints = [] # 3d point in real world space
imgpoints = [] # 2d points in image plane.

imgInd=0
while True:
    ret, img = cap.read()
    if ret == False:
        continue
    gray = cv2.cvtColor(img,cv2.COLOR_BGR2GRAY)
    
    cv2.putText(img,'Number of capture: '+str(imgInd),(30,20),cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 1,(0,255,0))
    cv2.putText(img,'c: Capture the image',(30,40),cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 1,(0,255,0))
    cv2.putText(img,'q: Finish capturing and calcurate the camera matrix and distortion',(30,60),cv2.FONT_HERSHEY_PLAIN, 1,(0,255,0))
    cv2.imshow("Image", img) 
    
    k = cv2.waitKey(1) & 0xFF
    if k == ord('c'):
        # Find the chess board corners
        ret, corners = cv2.findChessboardCorners(gray, (7,6),None)
        # If found, add object points, image points (after refining them)
        if ret == True:
            objpoints.append(objp)
    
            corners2 = cv2.cornerSubPix(gray,corners,(11,11),(-1,-1),criteria)
            imgpoints.append(corners2)
    
            # Draw and display the corners
            img = cv2.drawChessboardCorners(img, (7,6), corners2,ret)
            cv2.imshow('Image',img)
            cv2.waitKey(500)
            
            imgInd+=1
        
    if k == ord('q'):
        break

# Calc urate the camera matrix
ret, mtx, dist, rvecs, tvecs = cv2.calibrateCamera(objpoints, imgpoints, gray.shape[::-1],None,None)

# Save the csv file
np.savetxt("mtx.csv", mtx, delimiter=",")
np.savetxt("dist.csv", dist, delimiter=",")

cap.release()
cv2.destroyAllWindows()